極光的形成原因

極光的產生過程與霓虹燈管發光的原理相似。

霓虹燈管內，藉著兩極的電壓差將電子加速，然後將管內稀薄氣體撞擊而發光。來自上空的高速電子撞擊電離層中的原子、分子、或離子，把它們打成激發態（通常必須是一個高能階的準穩定態），等一段時間後（【生命期】），它們會自動的跳回基礎態（或較低能階的準穩定態），放出一定波長的光，這就是極光。

造成極光的的高速電子，打哪兒來的呢？
（早期錯誤的看法，以為直接來自太陽的電子束！）

造成擴散極光的高速電子來自內磁層：
內磁層中，原來沿磁場線來回彈跳的高能電子，被擾動的電場與磁場散射後，無法繼續來回彈跳而落入電離層中，並與電離層中的氫原子碰撞發出紅光。由於這些電子一個一個落下來，好像下毛毛雨一般。因此所產生的極光也像毛毛雨弄溼地面一般，呈現相當均勻的分布。

造成分立極光的高速電子來自磁尾電漿片或磁層頂：
造成分立極光的高速電子成因可能不只一種，以下只是提出其中一種，做詳細的說明。

磁副暴是一種強烈的磁場擾動。主要的擾動發生在磁尾、以及高緯的電離層與地表。當磁副暴發生時，磁尾的磁場發生變形，會將電漿片中的熱電漿擠出來，灌入電離層。
當來自磁尾電漿片的熱電漿，到達電離層上空時，會自行形成一組Ｕ型的等電位分布，其中，越內層的Ｕ型等電位面，電位越低。

也就是說： 在Ｕ型結構的中央處，形成了一個沿磁場方向，方向向上的「場向電場」。
在Ｕ型結構的兩側，形成了一個垂直磁場方向輻合形式的電場分布。
因此，位在Ｕ型結構中央處的電漿中的電子，就會被此向上的「場向電場」所加速，高速的打入電離層。

當地球磁層外面太陽風中的磁場方向，具有南向分量時（與地球磁場方向相反時），地球的磁層頂，也成了一個帶有很強電流的電漿片。這樣的磁場與電流分布，很不穩定，也會造成強烈的磁場擾動（例如：「磁場線重聯」）。當來自磁層頂電漿片的熱電漿，到達電離層上空時，也會造成「場向電場」，並加速電子。